Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B3B02FY2
Anotace:
Předmět Fyzika 2 navazuje na předmět Fyzika 1. V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními pojmy a vztahy z fenomenologické a statistické termodynamiky. Na termodynamiku navazuje úvod do teorie vln. Studenti budou seznámeni se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si studenti uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho fyzikální charakter. Na znalosti z obecné teorie vln navazují přednášky věnované akustickým a elektromagnetickým vlnám. Následně jsou studenti seznámeni s vlnovou a geometrickou optikou. Závěrečné přednášky jsou věnovány úvodu do kvantové mechanicky a jaderné fyziky. Znalosti z předmětu Fyzika 2 mají studentům sloužit při studiu řady odborných předmětů, se kterými se setkají během jejich studia. Nabyté znalosti v rámci tohoto předmětu mají studentům umožnit lépe se orientovat v základních principech fungování některých elektronických prvků a v nových technologiích.
Výuka je dále doplněna o laboratorní cvičení, kde si studenti mohou experimentálně ověřit řadu fyzikálních zákonitostí, se kterými se seznámili v rámci přednášek. Zvládnutí tohoto obsahem náročného předmětu vyžaduje, aby studenti pracovali během celého semestru (příprava na početní a laboratorní semináře, vypracování protokolů z měření, kontrolní testy, samostudium apod.).
Obsah:
V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními pojmy a vztahy z fenomenologické a statistické termodynamiky. Na termodynamiku navazuje úvod do teorie vln. Studenti budou seznámeni se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si studenti uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho fyzikální charakter. Na znalosti z obecné teorie vln navazují přednášky věnované akustickým a elektromagnetickým vlnám. Následně jsou studenti seznámeni s vlnovou a geometrickou optikou. Závěrečné přednášky jsou věnovány úvodu do kvantové mechanicky a jaderné fyziky.
Výuka je dále doplněna o laboratorní cvičení, kde si studenti mohou experimentálně ověřit řadu fyzikálních zákonitostí, se kterými se seznámili v rámci přednášek. Zvládnutí tohoto obsahem náročného předmětu vyžaduje, aby studenti pracovali během celého semestru (příprava na početní a laboratorní semináře, vypracování protokolů z měření, kontrolní testy, samostudium apod.).
Osnovy přednášek:
| 1. | | Termodynamické soustavy, stavové a procesní termodynamické veličiny, teplota, teplo, práce, vnitřní energie, ideální plyn, stavová rovnice, tepelná kapacita, 1. a 2. věta termodynamiky. |
| 2. | | Pracovní cykly, tepelné motory, entropie, základy přenosu tepla (vedení, proudění, záření), rovnice vedení tepla, 3. věta termodynamiky, teplotní roztažnost, kinetická teorie plynů. |
| 3. | | Druhy vln, základní pojmy (fázová rychlost, grupová rychlost, disipace a disperze vln, disperzní relace), obecná vlnová rovnice, Dopplerův jev. Vlnová rovnice elektromagnetického a akustického pole, šíření elektromagnetických a zvukových vln. |
| 4. | | Konstruktivní a destruktivní interference, koherence, difrakce vln, Huygensův-Fresnelův princip, blízké a vzdálené pole. |
| 5. | | Geometrická optika ? paprsková aproximace, světelný paprsek, Fermatův princip, odraz a lom, kritický odraz, tenké čočky. |
| 6. | | Vlnová optika - Fresnelova a Fraunhoferova difrakce, interference světla. |
| 7. | | Úvod do kvantové mechaniky - záření absolutně černého tělesa, fotoelektrický jev, Comptonův jev, Bohrův model atomu. |
| 8. | | Základní principy kvantové mechaniky. Vlnová funkce (vlnové vlastnosti částic a de Broglieho hypotéza, Bornova pravděpodobnostní interpretace, vlastnosti vlnových funkcí). |
| 9. | | Schrodingerova rovnice, příklady (volná částice, částice v potenciálové jámě, tunelový jev, harmonický oscilátor). Heisenbergovy relace neurčitosti. |
| 10. | | Pohyb v centrálním poli. Kvantování momentu hybnosti. Kvantová čísla. Spin. Fermiony a bosony. Pauliho vylučovací princip. |
| 11. | | Pásová teorie pevných látek (vodiče, polovodiče, izolanty). |
| 12. | | Fyzikální princip laseru (spontánní a stimulovaná emise, inverzní populace). |
| 13. | | Úvod do fyziky atomového jádra (složení atomového jádra a jeho vlastnosti, radioaktivita, jaderná energie). |
| 14. | | Rezerva. |
Osnovy cvičení:
Osnovy početních seminářů:
| 1. | | Řešení vybraných úloh z termodynamiky. |
| 2. | | Využití kinetické teorie plynů pro výpočet termodynamických veličin. |
| 3. | | Řešení vlnové rovnice, hledání disperzních relací, výpočet základních vlnových charakteristik. |
| 4. | | Vyšetřování vlnových vlastností akustických a elektromagnetických vln. |
| 5. | | Úlohy vztahující se k interferenci na tenké vrstvě. |
| 6. | | Řešení základních úloh z vlnové optiky. |
| 7. | | Základní úlohy geometrické optiky. |
| 8. | | Řešení úloh souvisejících se zářením absolutně černého tělesa. |
| 9. | | Úlohy vztahující se k fotoelektrickému jevu, Comptonovu jevu a Bohrovu modelu atomu. |
| 10. | | Řešení Schrödingerovy rovnice pro infinitní a finitní jednorozměrnou potenciálovou jámu. |
| 11. | | Řešení úloh souvisejících s tunelovým jevem a Heisenbergovými relacemi neurčitosti. |
| 12. | | Řešení úloh souvisejících s popisem elektronu v centrálním silovém poli. |
| 13. | | Kontrolní test. |
| 14. | | Řešení základních úloh z jaderné fyziky. |
Osnovy laboratorních cvičení:
| 1. | | Úvodní výklad (bezpečnost práce, seznámení s úlohami a laboratorním řádem). |
| 2. | | Měření ve fyzikálních laboratořích na vybraných úlohách. |
| 3. | | Vyhodnocení elaborátů. |
Seznam laboratorních úloh
| 1. | | Měření rychlosti zvuku ve vzduchu sonarovou metodou a akustický Dopplerův jev. Difrakce ultrazvukových vln. |
| 2. | | Měření odrazu polarizovaného světla (Fresnelovy vzorce). |
| 3. | | Stanovení Boltzmannovy konstanty pomocí voltampérové charakteristiky PN přechodu. |
| 4. | | Teplotní expanze kapalin a pevných látek. |
| 5. | | Měření na Peltierově článku. |
| 6. | | Absorpce ionizujícího záření v materiálech. |
| 7. | | Studium fotoefektu a stanovení Planckovy konstanty. |
| 8. | | Franckův-Hertzův pokus a stanovení excitační energie atomu rtuti. |
| 9. | | Studium ohybu světla - Fraunhoferův a Fresnelův ohyb. |
| 10. | | Měření vlnových délek relativní metodou goniometrem. |
Literatura:
Každý student má k dispozici základní studijní text Fyzika 2 (autor Michal Bednařík) v elektronické podobě, který pokrývá celou přednášenou látku. Pro početní semináře mají studenti k dispozici v elektronické podobě sbírku Příklady pro Fyziku 2 KyR (autor Milan Červenka).
Doporučeným studijním materiálem je kniha Fyzika 1+2, (autoři D. Halliday, J. Wolker, R. Resnick, nakl. Vutium, 2014).
Požadavky:
Zápočet z předmětu Fyzika 1.
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 8.10.2024 17:50:55, semestry: L/2023-4, L/2024-5, Z/2025-6, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |